1. 方案背景与意义
1.1. 时代背景
在“双碳”目标引领下，我国能源革命进入深水区，新能源技术、节能减排、能源高效利用等领域成为国家战略重点发展方向[1]。热科学作为能源领域的核心基础学科，涵盖热量传递、热力学定律、相变传热、热工设备优化等关键知识，其理论与技术广泛应用于新能源发电、工业节能、储能技术、碳中和路径设计等重大工程场景[2]。当前，高等教育正聚焦“立德树人”根本任务，课程思政作为落实育人目标的关键载体，需深度融入专业教学，实现知识传授与价值引领的有机统一[3]。
能源类专业学生作为未来能源革命的主力军，不仅需要扎实的热科学理论功底和工程实践能力，更需具备家国情怀、创新精神、科学素养与社会责任。然而，传统能源类课程教学中存在“重知识传授、轻价值引领”“热科学理论与思政元素脱节”等问题，导致学生对热科学的战略意义认识不足，缺乏将专业知识服务于国家战略和社会需求的主动意识[4]。因此，在能源类课程中系统融入热科学现象与知识的课程思政元素，构建“知识–能力–价值”三位一体的教学体系，具有重要的现实必要性。
1.2. 核心意义
落实立德树人根本任务：通过热科学相关的工程案例、科学史话、国家战略等思政元素，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，培养学生胸怀祖国、服务人民的家国情怀，增强学生对能源事业的责任感与使命感。
提升专业教学质量：将热科学现象与思政元素有机融合，可打破传统专业课程的枯燥性，以“现象具象化、知识情境化、价值显性化”的方式激发学生学习兴趣，帮助学生深化对热科学理论的理解与应用[5]。
培养高素质能源人才：通过课程思政教学，兼顾学生专业能力与人文素养的培养，助力学生形成科学思维、创新意识、工匠精神和全球视野，为我国能源行业高质量发展提供人才支撑[6]。
服务国家能源战略：围绕“双碳”目标、能源安全等国家战略，将热科学知识与国家需求紧密结合，引导学生将个人发展融入国家建设，增强学生投身能源革命的主动性与自觉性[7]。
2. 教学目标设计
2.1. 知识目标
掌握热科学核心理论知识，包括热力学基本定律、热量传递(传导、对流、辐射)原理、相变传热特性、热工参数测量与计算等。
理解热科学在传统能源优化、新能源开发、节能减排、储能技术等领域的应用机制，熟悉相关工程案例中的热科学原理与技术方案。
了解热科学领域的前沿进展、技术瓶颈及发展趋势，掌握我国在能源热利用领域的政策导向与战略部署。
2.2. 能力目标
具备运用热科学理论分析和解决能源工程实际问题的能力，能够针对具体能源场景设计热利用、热管理或节能优化方案。
培养科学思维能力，包括逻辑推理、数据分析、模型构建等，能够通过热科学现象探究本质规律。
提升创新实践能力，能够结合热科学知识与前沿技术(如人工智能、新材料)开展能源领域创新设计与研发。
增强团队协作与沟通表达能力，能够在团队项目中发挥专业优势，有效传递热科学相关的技术观点与解决方案。
2.3. 价值目标
厚植家国情怀，引导学生认识我国能源行业的发展成就与挑战，增强为国家能源安全、“双碳”目标实现而奋斗的责任感。
培养科学精神，弘扬求真务实、勇于探索、攻坚克难的科研作风，引导学生尊重科学规律、坚守学术诚信。
强化社会责任，树立“绿水青山就是金山银山”的理念，引导学生将热科学知识应用于节能减排、环境保护等公益事业。
塑造工匠精神，强调热科学工程应用中的精准性、严谨性，培养学生精益求精、追求卓越的职业素养。
3. 教学内容构建
3.1. 核心教学内容模块
以能源类专业核心课程(如《工程热力学》《传热学》《能源利用与节能技术》《新能源热利用》等)为载体，划分以下教学内容模块，实现热科学知识与课程思政元素的有机融入，详见表1。
3.2. 思政元素挖掘与整合
家国情怀类：我国能源资源禀赋、能源安全战略、“双碳”目标政策、能源行业发展成就、高端热工装备自主化历程、脱贫攻坚中的能源保障(如农村清洁能源利用)等[8]。
Table 1. Integrated system of curriculum ideological and political education and disciplinary knowledge
表1. 课程思政与学科知识融入系统表
教学模块 |
核心热科学知识 |
课程思政融入点 |
融入方式 |
热力学基本定律与能源观 |
热力学第一、二定律，熵增原理，能量守恒与转换规律 |
我国能源结构转型与“双碳”目标；能源安全战略与节能降耗的重要性；科学家探索热力学定律的奋斗史 |
结合我国能源消费数据，分析热力学定律在能源高效利用中的指导意义；讲述焦耳、开尔文等科学家的科研故事，传承科学精神 |
热量传递原理与工程应用 |
导热、对流、辐射传热机制，传热系数计算，传热强化技术 |
工业节能、建筑保温等民生工程中的传热优化；我国在高端传热设备(如换热器、余热回收装置)领域的技术突破；工匠精神与工程质量控制 |
案例分析：北方供暖系统保温技术的传热原理与节能减排效益；介绍我国自主研发的高效换热器在火电、核电中的应用，增强民族自信 |
相变传热与储能技术 |
相变材料特性，相变传热规律，储能系统设计与优化 |
新能源储能(如太阳能光热储能、动力电池热管理)对能源安全的支撑；我国在相变材料、储能技术领域的科研创新与产业布局；绿色发展理念 |
专题讨论：相变储能技术在解决新能源“弃风弃光”问题中的作用；分享我国科研团队在储能材料研发中的攻关故事，激发创新斗志 |
热工设备与系统优化 |
锅炉、汽轮机、制冷空调等热工设备的工作原理，系统能效优化方法 |
传统能源行业的绿色转型(如煤电清洁高效利用)；我国高端热工装备自主化历程； 工程伦理与社会责任 |
案例分析：某电厂通过热系统优化实现节能降耗的实践，强调工程师的社会责任；讲述我国热工装备从依赖进口到自主创新的发展历程，培养家国情怀 |
热科学前沿与国家战略 |
新能源热利用(太阳能光热、地热能)、低碳传热技术、跨学科融合进展 |
“双碳”目标下的能源热利用创新路径； 全球能源转型中的中国贡献；青年科技工作者的使命担当 |
政策解读：结合国家能源战略，分析热科学前沿技术的发展机遇；邀请行业专家分享科研经历，引导学生将个人发展融入国家需求 |
科学精神类：热力学定律、传热理论的发现历程，焦耳、开尔文、卡诺等科学家的科研故事，我国热科学领域科研团队的攻关经历，学术诚信与科研伦理等[9]。
社会责任类：节能减排、环境保护、绿色发展理念，工业节能、建筑节能、交通节能等民生工程中的热科学应用，能源贫困问题的全球治理等[10]。
工匠精神类：热工设备制造与运维中的精准要求，工程设计中的严谨态度，我国工匠在热科学工程领域的精湛技艺与坚守等。
创新意识类：热科学与人工智能、大数据、新材料的跨学科融合，新能源热利用技术的创新突破，青年学生在能源领域的创业创新案例等。
4. 教学方法创新
4.1. 案例教学法
精选思政型案例：围绕热科学核心知识，筛选具有代表性的思政案例，如“我国自主研发的第三代核电技术‘华龙一号’的热工安全系统设计”“青藏铁路冻土区传热控制技术与生态保护”“冬奥会冰上场馆的高效制冷与节能技术”等，将专业知识与国家重大工程、绿色发展、科技创新等思政元素结合[5]。
案例教学实施：采用“案例引入–问题提出–知识应用–思政升华”的流程，先通过案例情境激发学生兴趣，再引导学生运用热科学理论分析案例中的技术问题，最后提炼案例背后的家国情怀、科学精神、社会责任等价值内涵。
互动讨论环节：组织学生围绕案例展开小组讨论，如“‘华龙一号’热工系统设计中体现了哪些科学思维与责任担当？”“如何通过传热技术创新助力农村清洁能源普及？”，鼓励学生主动思考、表达观点，深化对知识与价值的理解。
4.2. 情境教学法
构建真实教学情境：利用虚拟仿真技术、现场教学、工程视频等手段，构建热科学相关的真实工程情境，如“火电厂热力循环系统运行仿真”“太阳能光热电站传热过程可视化”“工业余热回收装置现场观摩”等，让学生沉浸式感受热科学的应用场景[11]。
融入思政情境元素：在情境教学中融入思政元素，如在虚拟仿真中设置“能源危机应对”“节能减排达标”等任务，在现场教学中介绍工程建设中的爱国故事、环保举措，让学生在情境体验中强化价值认同。
角色扮演与实践：让学生扮演工程设计师、科研人员、政策制定者等角色，围绕具体热科学问题开展模拟设计、技术论证、政策研讨等活动，如“设计一款适用于偏远地区的太阳能供暖系统”，在实践中提升专业能力与责任意识。
4.3. 项目式教学法
设计思政导向项目：结合国家战略和社会需求，设计项目任务，如“基于相变储能的光伏电站热管理系统设计”“工业厂房传热优化与节能改造方案”“面向‘双碳’的城市热岛效应缓解技术研究”等，要求学生在项目中运用热科学知识解决实际问题，同时体现绿色发展、社会责任等思政要求[12]。
项目实施过程：将学生分为小组，开展“项目立项–方案设计–实验验证–成果展示”的全流程实践，教师在过程中引导学生关注技术可行性、经济合理性、环境友好性，培养学生的团队协作、创新思维和工程素养。
成果评价与升华：组织项目成果汇报会，邀请行业专家、思政教师共同评价，不仅关注技术方案的科学性与创新性，还重视项目中体现的思政元素，如学生对国家需求的响应、对社会责任的践行等，通过评价引导学生强化价值认知。
4.4. 讲授与研讨结合法
理论讲授中的思政渗透：在热科学理论讲授中，结合知识的形成过程、应用场景进行思政渗透，如讲解熵增原理时，联系“节能减排的必要性”；讲解传热强化技术时，介绍我国科研人员在该领域的突破，增强民族自信。
专题研讨与辩论：设置热科学相关的思政专题，如“‘双碳’目标下传统能源与新能源的协同发展”“热科学技术创新与伦理边界”“全球能源转型中的中国角色”等，组织学生开展研讨或辩论，鼓励学生结合专业知识发表见解，深化对国家战略、全球治理的理解。
邀请行业专家与思政教师共建课堂：邀请能源行业的技术专家分享工程实践中的思政故事，邀请思政教师解读国家能源政策与价值理念，实现专业知识与思政教育的深度融合。
4.5. 线上线下混合教学法
线上资源建设：搭建线上教学平台，上传热科学理论课件、思政案例视频、科研前沿动态、国家政策文件等资源，如“热科学史话”“能源行业楷模事迹”“‘双碳’目标政策解读”等，供学生自主学习。
线上互动交流：通过线上平台设置讨论区、答疑区，开展“热科学思政案例分享”“能源热点问题研讨”等活动，打破时空限制，鼓励学生随时交流观点，教师及时引导和总结。
线下实践巩固：结合线下课堂教学，组织学生开展实验操作、工程调研、志愿服务等实践活动，如“校园节能传热测试与优化”“社区清洁能源利用科普宣传”等，将线上所学知识与线下实践结合，强化知识应用与价值践行。
5. 教学实施过程
5.1. 课前准备阶段
教材与教学资源整合：编写融入课程思政的热科学相关教材或教学讲义，精选思政案例、科研故事、政策文件等辅助资源，制作包含思政元素的PPT、视频、动画等教学素材。
学情分析：通过问卷调查、访谈等方式，了解学生的热科学知识基础、学习兴趣、价值认知等情况，针对性设计教学内容与方法，确保思政元素的融入符合学生认知规律。
教学团队建设：组建由专业教师、思政教师、行业专家组成的教学团队，开展集体备课，明确各教学环节的思政融入点、实施方式与预期效果，形成统一的教学方案。
课前预习布置：通过线上平台向学生发布预习任务，包括热科学理论知识点、相关思政案例材料(如国家能源政策文件、行业楷模事迹)等，要求学生提前学习并思考相关问题，为课堂教学做好准备。
5.2. 课堂教学阶段
导入环节(5~10分钟)：采用情境导入、案例导入或问题导入的方式，引入热科学相关的思政元素，激发学生学习兴趣。例如，播放“我国‘华龙一号’核电项目投产视频”，提问“该项目中热工安全系统的设计体现了哪些科学原理与国家战略需求？”，自然引出本节课的核心知识与思政主题。
理论讲授与思政渗透环节(30~40分钟)：系统讲授热科学理论知识，在讲解关键知识点时，适时融入思政元素。例如，讲解热力学第一定律时，结合我国能源消费数据，分析能量守恒原理在节能降耗中的应用，强调能源安全的重要性；讲解辐射传热时，介绍太阳能光热发电技术的发展，联系“双碳”目标下的新能源开发战略。
互动环节(15~20分钟)：通过小组讨论、案例分析、角色扮演等方式开展互动教学，引导学生深化对知识与思政元素的理解。例如，针对“工业余热回收”案例，组织学生讨论“如何平衡技术可行性、经济成本与环境效益”，强化学生的社会责任意识。
总结升华环节(5~10分钟)：对本节课的核心知识进行梳理总结，提炼思政元素的核心内涵，引导学生将专业知识与价值理念结合。例如，总结传热强化技术的应用场景后，强调“科技创新是实现‘双碳’目标的关键，青年学生应肩负起技术攻关的使命”。
5.3. 课后拓展阶段
实践任务布置：设计与热科学相关的课后实践任务，如实验操作、工程调研、科普宣传、项目设计等，要求学生在实践中应用知识、践行思政理念。例如，安排学生测量校园建筑的传热系数，提出节能改造方案；组织学生走进社区，开展清洁能源利用科普宣传。
线上交流与反馈：通过线上平台组织学生分享实践成果、交流学习体会，教师对学生的实践表现进行点评，及时反馈问题并给予指导。例如，要求学生上传实践报告或视频，教师针对报告中的技术问题和思政体现进行分析点评。
拓展资源学习：推荐学生阅读热科学领域的前沿论文、行业报告、科普书籍，观看相关纪录片、访谈节目等，拓宽学生视野，深化价值认知。例如，推荐纪录片《能源革命》《碳路未来》，让学生了解全球能源转型趋势与中国贡献。
6. 评价体系构建
6.1. 评价目标
构建“知识–能力–价值”三位一体的评价体系，不仅关注学生对热科学知识的掌握和应用能力，更重视学生思政素养的提升，实现评价的诊断、反馈、激励与导向功能，促进学生全面发展[13]。
6.2. 评价内容与权重
关于“知识–能力–价值”三位一体的评价具体内容及权重安排见表2。
Table 2. Table of specific content for the evaluation system
表2. 评价体系的具体内容表
评价维度 |
具体评价内容 |
权重占比 |
知识掌握 |
热科学理论知识的理解与记忆，包括基本概念、原理、公式、计算等 |
30% |
能力表现 |
运用热科学知识分析和解决实际问题的能力，创新思维与实践能力，团队协作与沟通表达能力 |
35% |
思政素养 |
家国情怀：对国家能源战略、行业发展的关注与认同， 科学精神：科研态度、学术诚信，社会责任：绿色发展理念、公益意识， 工匠精神：严谨性、精益求精的态度 |
35% |
6.3. 评价方式
过程性评价(60%)：
课堂表现(20%)：评价学生的课堂参与度、互动发言质量、小组讨论表现等，重点关注学生对思政问题的思考深度与表达能力。
课后作业与实践(25%)：包括理论作业、实验报告、工程调研成果、项目设计方案等，评价学生知识应用能力和思政理念践行情况。
线上学习与交流(15%)：评价学生的线上预习、资源学习、互动交流表现，包括预习任务完成质量、讨论区发言情况、实践成果分享等。
终结性评价(40%)：
期末考试(30%)：采用“理论考试 + 案例分析”的形式，理论考试考查热科学核心知识，案例分析题要求学生运用知识分析具有思政元素的工程案例，评价学生的知识应用能力和价值认知水平。
综合成果展示(10%)：要求学生以小组为单位进行综合成果展示，如项目汇报、专题演讲、科普作品展示等，评价学生的团队协作、创新实践、沟通表达能力及思政素养的综合体现。
6.4. 评价主体多元化
构建“教师评价、学生自评、学生互评、行业专家评价”相结合的多元化评价主体，确保评价的客观性、全面性[14]。
教师评价：教师作为主要评价主体，对学生的课堂表现、作业实践、考试成绩等进行全面评价。
学生自评：学生对自身的知识掌握、能力提升、思政素养发展进行自我反思与评价，增强自我认知。
学生互评：在小组项目、课堂讨论等环节，学生之间相互评价，促进学生相互学习、共同进步。
行业专家评价：邀请能源行业专家对学生的项目设计、实践成果等进行评价，结合行业实际需求提出反馈意见，提升评价的专业性与实用性。
7. 保障措施
7.1. 师资队伍保障
加强教师思政能力培训：定期组织专业教师参加课程思政专题培训、研讨会、研修班等，邀请思政专家、行业专家进行指导，提升教师挖掘思政元素、设计教学方案、实施思政教学的能力[15]。
组建教学团队：鼓励专业教师与思政教师、行业专家合作组建教学团队，开展集体备课、教学研讨、资源开发等工作，实现优势互补，提升教学质量。
建立激励机制：将课程思政教学成效纳入教师考核评价体系，对在课程思政教学中表现突出的教师给予表彰奖励，激发教师的积极性与主动性。
7.2. 教学资源保障
教材与讲义建设：组织编写融入课程思政的热科学相关教材、讲义和教学案例集，确保思政元素与专业知识有机融合，内容科学、案例鲜活。
数字化资源建设：搭建线上教学平台，整合视频、动画、课件、案例、政策文件、科研成果等数字化资源，为学生提供丰富的自主学习资源。
实践教学基地建设：与能源企业、科研院所、科普场馆等合作，建立实践教学基地，为学生提供真实的工程实践场景，增强教学的实践性与针对性。
7.3. 教学管理保障
制定教学管理制度：出台课程思政教学实施细则、评价标准、质量监控等管理制度，规范教学过程，确保教学方案有效实施。
加强教学质量监控：通过课堂听课、学生反馈、教学检查等方式，对课程思政教学质量进行全程监控，及时发现问题并进行整改。
建立教学反馈机制：定期开展学生问卷调查、访谈等，了解学生对课程思政教学的满意度和建议，根据反馈及时调整教学内容、方法和评价体系。
7.4. 经费支持保障
申请课程思政专项经费，用于教材编写、资源开发、师资培训、实践教学基地建设、教学设备更新等工作，为教学方案的实施提供资金支持。
鼓励教师申报课程思政相关的教学改革项目、科研项目，对项目研究给予经费支持，推动课程思政教学的持续创新与发展。
8. 预期效果与展望
8.1. 预期效果
学生层面：学生能够系统掌握热科学核心知识与应用技能，具备较强的创新实践能力和团队协作能力；家国情怀、科学精神、社会责任等思政素养显著提升，能够树立正确的职业观和价值观，主动将个人发展融入国家能源事业。
教学层面：形成一套科学完善、可复制推广的能源类课程思政教学方案，实现热科学知识与思政教育的深度融合，教学方法不断创新，教学质量显著提升，学生学习兴趣和满意度明显提高。
专业层面：推动能源类专业课程体系的优化与完善，强化专业课程的育人功能，提升专业人才培养质量，增强专业的竞争力与社会认可度。
社会层面：为我国能源行业培养一批高素质、复合型人才，助力国家“双碳”目标实现和能源行业高质量发展，为生态文明建设和可持续发展作出积极贡献。
8.2. 展望
本教学方案将在实践中不断优化完善，未来将进一步加强热科学前沿技术与思政元素的融合，关注能源领域的新政策、新成果、新案例，及时更新教学内容；加强跨学科合作，探索热科学与人工智能、大数据、新材料等领域的交叉融合，培养学生的跨学科思维与创新能力；加强国际交流与合作，引入全球能源转型中的优秀案例与经验，拓展学生的全球视野；推动课程思政教学模式的数字化、智能化转型，利用虚拟仿真、人工智能等技术提升教学的趣味性与实效性，为培养更多适应新时代要求的能源人才提供有力支撑。